陶瓷的快速燒制方法技術(shù)

用于在窯內(nèi)燒制生坯蜂窩陶瓷體的方法可包括在四個階段中加熱生坯蜂窩陶瓷體。第一階段可包括以第一加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體從室溫加熱到第一溫度，所述第一加熱速率大于或等于約75℃/小時。第二階段可包括以第二加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體從第一溫度加熱到第二溫度，所述第二加熱速率小于或等于第一加熱速率。第三階段可包括以第三加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體從第二溫度加熱到保持溫度，所述第三加熱速率小于或等于第一加熱速率。第四階段可包括將生坯蜂窩陶瓷體保持在保持溫度，以去除殘留碳。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請交叉參考本申請根據(jù)35U.S.C.§119，要求2013年3月8日提交的美國臨時申請系列第61/775,027號的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)介紹

本文一般地涉及燒制生坯陶瓷體，更具體地，涉及燒制堇青石生坯陶瓷體。技術(shù)背景陶瓷過濾器，特別是大鋒面過濾器，包含應(yīng)該在燒制過程中取出的有機原材料。例如，粘合劑(甲基纖維素、聚乙烯醇等)、潤滑劑、分散劑、成孔劑(淀粉、石墨和其他聚合物)中可能含有此類有機材料。可以在存在氧的情況下，在高于這些材料的閃點的溫度下，燒掉它們。部分此類材料還作為揮發(fā)性有機化合物(VOC)去除，在窯和/或后處理設(shè)備(例如熱氧化器)中燒掉它們。這些材料的分解和/或氧化通常釋放熱，并且通常影響材料的收縮或生長，這可能導(dǎo)致應(yīng)力并最終引起開裂。當加熱到低于600℃的溫度時，用于大型或重型陶瓷體的常規(guī)燒制過程依賴于具有低加熱速率(例如，4-8℃/小時)的燒制循環(huán)。這些低加熱速率允許逐漸且完全地去除有機原材料，從而降低陶瓷材料中的應(yīng)力。但是，通過使用這些低加熱速率，延長了燒制循環(huán)，其可能需要130小時來將生坯陶瓷體加熱到600℃，作為結(jié)果，整個燒制循環(huán)可能需要140-198小時。因此，存在對于具有增加的加熱速率的燒制循環(huán)的需求，特別是加熱速率高至600℃，并且不引起陶瓷體中的開裂。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)一個實施方式，描述了一種在窯中燒制生坯蜂窩陶瓷體的方法，其可降低陶瓷體中開裂的可能性。方法可包括在四個階段中加熱生坯蜂窩陶瓷體。第一階段可包括以第一加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體從室溫加熱到第一溫度，所述第一加熱速率約為75-125℃/小時，所述第一溫度約為250-650℃。第二階段可包括以第二加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體從第一溫度加熱到第二溫度，所述第二加熱速率小于或等于第一加熱速率，所述第二溫度約為650-950℃。第三階段可包括以第三加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體從第二溫度加熱到保持溫度，所述第三加熱速率小于或等于第一加熱速率，所述保持溫度大于第二溫度。第四階段可包括將生坯蜂窩陶瓷體保持在保持溫度，以去除殘留碳。在另一個實施方式中，描述了在窯中燒制生坯蜂窩陶瓷體的第二種方法。方法也可包括在四個階段中加熱生坯蜂窩陶瓷體。第一階段可包括以第一加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體從室溫加熱到第一溫度，所述第一加熱速率約為100-125℃/小時，所述第一溫度約為375-500℃。第二階段可包括以第二加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體加熱到第二溫度，所述第二加熱速率約為20-75℃/小時，所述第二溫度約為750-800℃。第三階段可包括以第三加熱速率將生坯蜂窩陶瓷體加熱到保持溫度，所述第三加熱速率小于或等于第二加熱速率，所述保持溫度約為950-1100℃。第四階段可包括將生坯蜂窩陶瓷體保持在保持溫度，以去除殘留碳。在上文所述的每個實施方式中，可以控制窯中的氧水平，以改善燒制循環(huán)的運行。在一些實施方式中，窯中存在的氧含量可以是環(huán)境水平或更高。在其他實施方式中，窯中存在的氧含量可以低于環(huán)境水平。在上文所述的每個實施方式中，可以在燒制過程中將蒸汽引入到窯中。在一些實施方式中，在燒制過程的各個階段中引入到窯中的蒸汽量可以高至45體積％。在其他實施方式中，可以在燒制過程中的各個階段期間沒有將蒸汽引入到窯中。在以下詳細描述中給出了本文的其他特征和優(yōu)點，其中部分特征和優(yōu)點對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實施包括以下詳細描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的本專利技術(shù)而被認識。應(yīng)理解的是，前面的一般性描述和以下的詳細描述介紹了各種實施方式，用來提供理解要求保護的主題的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對各種實施方式的進一步的理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖以圖示形式說明了本文所述的各種實施方式，并與說明書一起用來解釋要求保護的主題的原理和操作。附圖說明圖1顯示根據(jù)本文的實施方式，對于不同尺寸的陶瓷體，四個階段中的加熱速率；圖2顯示根據(jù)本文的實施方式，在各個加熱速率下，不同尺寸的陶瓷體的外表面和芯之間的溫差；圖3顯示各種窯溫度下的兩個陶瓷體的應(yīng)力，一個使用根據(jù)本文的實施方式的燒制循環(huán)，一個使用不根據(jù)本文的實施方式的燒制循環(huán)；圖4顯示燒制循環(huán)期間，氧的存在對于開裂的影響；以及圖5顯示燒制循環(huán)期間，蒸汽的存在對于開裂的影響。具體實施方式下面將詳細參考用于燒制生坯蜂窩陶瓷體的燒制循環(huán)的實施方式。根據(jù)一些實施方式，燒制生坯蜂窩陶瓷體的方法包括：在窯中，在四個階段中加熱生坯蜂窩陶瓷體。在第一階段中，可以將生坯蜂窩陶瓷體以第一加熱速率從室溫加熱到第一溫度。在第二階段中，可以將生坯蜂窩陶瓷體以第二加熱速率從第一溫度加熱到第二溫度。在第三階段中，可以將生坯蜂窩陶瓷體以第三加熱速率從第二溫度加熱到第三溫度。在第四階段中，可以將生坯蜂窩陶瓷體在恒定的溫度保持一段時間，其足以從生坯蜂窩陶瓷體去除殘留碳。第一、第二和第三加熱速率可以相同或不同。在一些實施方式中，可以取決于正在進行加熱的陶瓷體的尺寸、窯中存在的氧含量以及窯中存在的蒸汽量，來改變第一、第二和第三加熱速率。在一些實施方式中，陶瓷體的堇青石可以是堇青石型相，其近似為化學計量Mg2Al4Si5O18，(25-800℃的)熱膨脹系數(shù)大于4×10-7/℃且小于13×10-7/℃，透過性和孔尺寸分布滿足如下關(guān)系：2.108(透過性)+18.511(總孔體積)+0.1863(4至40微米的孔所占的總孔體積的百分比)>24.6，參見例如美國專利第6,541,407號所述，其全文通過引用結(jié)合入本文。但是，應(yīng)理解的是，本文所揭示的方法的實施方式可用于燒制任意陶瓷材料。在一些實施方式中，堇青石組合物可具有超添加有機負載，約為5-50％，或者甚至約為5-30％。在一些實施方式中，堇青石組合物可具有超添加有機負載，約為5-15％，或者甚至約為7-12重量％。在其他實施方式中，堇青石組合物可具有約為9-10重量％的超添加有機負載。在一些實施方式中，組合物可包含如下一種或多種：滑石、粘土或石墨，或其組合。在一些實施方式中，組合物可包含約占其15-50重量％的滑石。在一些實施方式中，組合物可包含約占其10-30重量％的粘土。在一些實施方式中，組合物可包含作為其超添加的高至約20％的石墨。形成的陶瓷體的孔隙度沒有特別的限本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于在窯中燒制生坯蜂窩陶瓷體的方法，所述方法包括：a)以第一加熱速率將所述生坯蜂窩陶瓷體從室溫加熱到第一溫度，所述第一加熱速率約為75?125℃/小時，所述第一溫度約為250?650℃；b)以第二加熱速率將所述生坯蜂窩陶瓷體從所述第一溫度加熱到第二溫度，所述第二加熱速率小于或等于所述第一加熱速率，所述第二溫度約為650?950℃；c)以第三加熱速率將所述生坯蜂窩陶瓷體從所述第二溫度加熱到保持溫度，所述第三加熱速率小于或等于所述第一加熱速率，所述保持溫度大于所述第二溫度；以及d)將所述生坯蜂窩陶瓷體保持在所述保持溫度，以去除殘留碳，所述生坯蜂窩陶瓷體的直徑約為9?15英寸，縱橫比約為0.50?2.00。

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2013.03.08 US 61/775,0271.一種用于在窯中燒制生坯蜂窩陶瓷體的方法，所述方法包括：
a)以第一加熱速率將所述生坯蜂窩陶瓷體從室溫加熱到第一溫度，所述
第一加熱速率約為75-125℃/小時，所述第一溫度約為250-650℃；
b)以第二加熱速率將所述生坯蜂窩陶瓷體從所述第一溫度加熱到第二溫
度，所述第二加熱速率小于或等于所述第一加熱速率，所述第二溫度約為
650-950℃；
c)以第三加熱速率將所述生坯蜂窩陶瓷體從所述第二溫度加熱到保持溫
度，所述第三加熱速率小于或等于所述第一加熱速率，所述保持溫度大于所述
第二溫度；以及
d)將所述生坯蜂窩陶瓷體保持在所述保持溫度，以去除殘留碳，
所述生坯蜂窩陶瓷體的直徑約為9-15英寸，縱橫比約為0.50-2.00。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一加熱速率約為125℃/
小時。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一加熱速率約為75℃/
小時。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于，所述第二加熱速率
約為10-125℃/小時。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于，所述第三加熱速率
約為20-100℃/小時。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三加熱速率約為20-90℃/
小時。
7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的方法，其特征在于，將所述生坯蜂窩陶

\t瓷體在所述保持溫度保持約為0-20小時的保持時間。
8.如權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，所述方法還包括將步驟a)和步
驟b)中的氧水平調(diào)節(jié)至約占窯氣氛的4-15體積％。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的方法，所述方法還包括將步驟c)和步
驟d)中的氧水平調(diào)節(jié)至約占窯氣氛的5-13體積％。
10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的方法，其特征在于，步驟b)、步驟
c)和步驟d)中的氧水平高于步驟a)中的氧水平。
11.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其特征在于，所述生坯蜂窩
陶瓷體的直徑大于約12英寸。
12.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其特征在于，所述生坯蜂窩
陶瓷體是圓柱體，并且直徑約為12英寸且長度約為11英寸，所述第二加熱速
率約為50-125℃/小時。
13.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其特征在于，所述生坯蜂窩
陶瓷體是圓柱體，并且直徑約為13英寸且長度約為12英寸，所述第二加熱速
率約為30-75℃/小時。
14.如權(quán)利要求1-10中任一項所述的方法，其特征在于，所述生坯蜂窩
陶瓷體是圓柱體，并且直徑約為13英寸且長度約為17英寸，所述第二加熱速
率約為30-60℃/小時。
15.如權(quán)利要求1-14中任一項所述的方法，所述方法還包括在步驟a)
至步驟d)中將蒸汽引入到所述窯內(nèi)，在步驟a)至步驟c)期間，存在的蒸汽
量約為窯氣氛的30體積％或更少。
16.如權(quán)利要求1-15中任一項所述的方法，其特征在于，形成了堇青石

...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·M·比爾，D·J·布朗芬布倫納，M·K·費伯，S·R·艾耶，P·D·特泊謝，D·R·溫，
申請(專利權(quán))人：康寧股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US